母差保护课件

220kV母线失灵保护装置基本原理一、母线故障原因及其后果二、对母线保护的要求、母线保护的种类及与其他保护间的配合三、220kV母差的基本原理四、断路器失灵保护基本原理五、运行注意事项六、母差与线路保护之间的联系第一页一、母线故障原因及其后果1、母线故障的原因：母线绝缘子及断路器套管的闪络；装设在母线上的电压互感器以及母线与断路器之间电流互感器的故障；母线隔离开关支持绝缘子损坏，以及运行人员的误操作。2、母线故障的后果：（1）电力系统解列；（2）大面积停电；（3）引起系统失去稳定性，甚至使电力系统崩溃瓦解。第二页二、对母线保护的要求、母线保护的种类及与其他保护间的配合（一）对母线保护的要求：1、高度的安全性和可靠性。母线保护的拒动和误动将造成严重的后果。2、选择性强、动作速度快。母线保护不但要能很好的区分区内故障和外部故障，还要确定哪条或哪段母线故障。3、母线保护应接在专用TA二次回路中，且要求在该回路中不接入其他设备的保护装置或测量计。TA的测量精度要高，暂态特性及抗饱和能力强。第三页二、对母线保护的要求、母线保护的种类及与其他保护间的配合（二）母线保护的种类一般包括母线差动保护，母联相关的保护（母联失灵保护、母联死区保护、母联过流保护、母联充电保护等），断路器失灵保护。对重要的220kV及以上电压等级的母线都应当实现双重化，配置两套母线保护。港城220kV变电站实现220kV母差的双重化配置。第四页二、对母线保护的要求、母线保护的种类及与其他保护间的配合（三）与其他保护间的配合1、母线保护动作、失灵保护动作后，对闭锁式保护作用于纵联保护停信；对允许式保护作用于纵联保护发信。当在断路器与TA之间发生短路故障或母线上故障断路器失灵时，采用上述后可使线路对侧的纵联保护动作于跳闸。2、闭锁线路重合闸：一般是永久性故障。3、起动断路器失灵保护：为使在母线发生短路故障而某一断路器失灵时失灵保护能可靠切除故障。第五页三、220kV母差保护基本原理根据基尔霍夫第一定律，把母线元件看成一个节点，当母线正常运行或发生外部故障时，母线各连接元件的电流的相量和等于零。当母线上发生故障时，流进和流出的电流不再平衡，即了出现差流，当差流大于一定值时保护动作。此时就需要要求各单元的TA的极性端必须一致；母联TA的同极性端可在Ⅰ母侧或Ⅱ母侧。BP-2B型母差保护装置默认极性端靠Ⅱ母,RCS-915AB型母差保护装置要求极性端在Ⅰ母侧。第六页三、220kV母差保护基本原理220kV母差保护的组成元件1、起动元件：为提高母差保护的动作可靠性，设置有专用的起动元件，只有在起动元件起动之后，母差保护才能动作。2、差动元件：3、TA饱和检测元件：为防止母线保护在母线近端发生区外故障时TA严重饱和的情况下发生误动。4、电压闭锁元件：为防止保护出口继电器误动或其他原因误跳断路器，通常采用复合电压闭锁元件。只有当母差保护差动元件及复合电压闭锁元件同时动作时，才能去跳各路断路器。5、故障母线选择元件：第七页三、220kV母差保护基本原理母线差动保护由母线大差动和各段母线的小差动组成。母线大差动是指由母线上所有支路（除母联和分段）电流构成的差动元件，其作用是区分区内故障和区外故障。某段母线的小差动是指由该段母线上的各支路（含与该段母线相联的母联和分段）电流构成的差动元件，其作用是判断故障是否在该段母线之内，从而作为故障母线的选择元件。如果大差动元件和该段母线的小差动元件都动作，则将该段母线切除。第八页（一）母线的接线方式1、单母线分段接线2、双母线接线3、母线运行方式的识别第九页1、单母线分段接线第十页太宽线宽凤线水宽线宽草线南北1B2B宽永线南北宽黄甲宽黄乙宽哨甲宽哨乙宽青线宽爱线宽欢甲宽欢乙63MVA120MVA2双母线接线第十一页3母线运行方式的识别在微机母差保护装置中，是利用隔离开关的辅助接点来识别母线的运行方式的。母线上的连接元件倒闸过程中，两条母线经刀闸相连时（母线互联），装置自动转入“母线互联方式”（“非选择方式”）——不进行故障母线的选择，一旦发生故障同时切除两段母线。为防止因隔离开关辅助接点损坏而使装置长期工作于不正常状态，在母差装置盘上设置有母线隔离开关模拟盘，运行人员可利用刀闸模拟盘上强制开关的接点代替隔离开关的辅助触点作为开入量输入保护装置，让保护装置读取正确刀闸位置。第十二页（二）母线差动保护2.1.1母线差动保护由分相式比率差动元件构成。2.1.2主接线示意图如下，TA极性要求支路TA同名端在母线侧，母联TA同名端在母线1（即I母）侧（装置内部只认母线的物理位置，与编号无关，如果母线编号的定义与本示意图不符，母联同名端的朝向以物理位置为准，单母分段主接线分段TA的极性也以此为原则）。第十三页当双母线按单母方式运行不需进行故障母线的选择时可投入单母方式压板。当元件在倒闸过程中两条母线经刀闸双跨，则装置自动识别为单母运行方式。这两种情况都不进行故障母线的选择，当母线发生故障时将所有母线同时切除。第十四页（三）母联充电保护1当任一组母线检修后再投入之前，利用母联断路器对该母线进行充电试验时可投入母联充电保护，当被试验母线存在故障时，利用充电保护切除故障。2判断条件：当母联断路器跳位继电器由“1”变为“0”或母联TWJ=1且由无电流变为有电流(大于0.04In)，或两母线变为均有电压状态，则开放充电保护300ms，在充电保护开放期间，若母联电流大于充电保护整定电流，则将母联开关切除。母联充电保护不经复合电压闭锁。第十五页（二）母联充电保护丹东局的母联充电保护均闭锁母差保护,原因:在母联充电于母联断路器和母联TA之间的故障的情况下,由于母联TWJ已经返回,微机型母线保护已经把母联TA的电流引入小差的计算,模拟型的母线保护已经不封母联TA,这将会引起运行母线的差动保护动作而误将运行母线切除.充电保护投入时闭锁母差保护,可以避免这种情况的发生,故障由母联充电保护动作切除.第十六页（二）母联充电保护另外,如果母联断路器合闸时,主触头先闭合而TWJ的接点后返回,微机型母线保护把母联TA的电流不引入小差的计算,模拟型母线保护将母联TA封住,母联电流没有接入小差的差动回路。而主触头闭合时又合闸于故障母线，这样运行母线的差动保护动作，误将运行母线各断路器跳开。充电保护投入时闭锁母差保护，也可以避免这种情况的发生，故障由母联充电保护动作切除。第十七页母联充电保护逻辑图第十八页1若母联开关和母联TA之间发生故障，断路器侧母线跳开后故障仍然存在，正好处于TA侧母线小差的死区，为提高保护动作速度，专设了母联死区保护。本装置的母联死区保护在差动保护发母线跳令后，母联开关已跳开而母联TA仍有电流，且大差比率差动元件及断路器侧小差比率差动元件不返回的情况下，经死区动作延时Tsq跳开另一条母线。为防止母联在跳位时发生死区故障将母线全切除，当两母线都有电压且母联在跳位时母联电流不计入小差。（三）母联死区保护第十九页当发生死区故障时，装置认为是2母故障，先跳开2母及母联开关母联开关已跳开而母联TA仍有电流，且大差比率差动元件及断路器侧小差比率差动元件不返回的情况下，经死区动作延时Tsq跳开另一条母线第二十页第二十一页如Ⅰ号母线上发生短路。Ⅰ母的差动保护动作跳母联及Ⅰ母上的所有断路器。但如果母联断路器失灵而拒跳，那么Ⅱ母上的连接元件也应跳开才能切除故障，母联失灵保护用以完成此项工作。母联失灵保护动作判据：（1）保护动作跳母联开关同时起动失灵保护。（2）母联任一相仍一直有电流（大于母联失灵电流定值）。同时满足上述两条件的时间大于母联失灵延时时间再经过两个母线电压闭锁（与）后切除两母线上的所有连接元件。通常情况下，只有母差保护和母联充电保护才起动母联失灵保护。（四）母联失灵保护第二十二页第二十三页当输电线路、变压器、母线或其他主设备发生短路，保护装置动作并发出了跳闸指令，但故障设备的断路器拒绝动作跳闸，称之为断路器失灵。对断路器失灵保护的要求：1、动作可靠性高。2、动作选择性强，断路器失灵保护动作后，经延时再次跳该断路器（RCS915AB型跳、BP-2B型不跳）。对于双母线或单母线分段接线，保护动作后以较短的时间断开母联或分段断路器，再经另一时间断开与失灵断路器接在同一母线上的其他断路器。四、断路器失灵保护第二十四页四、断路器失灵保护3、与其他保护的配合，断路器失灵保护动作后，应闭锁有关线路的重合闸。断路器失灵保护的判据：1、保护动作（出口继电器触点闭合）。2、断路器中还有流有电流。3、复合电压闭锁解除，双母线的复合电压闭锁元件有两套，分别开放两条母线的跳闸回路。考虑到主变低压侧故障高压侧开关失灵时，高压侧母线的电压闭锁灵敏度有可能不够。为此保护装置对变压器支路设置有“解除失灵保护电压闭锁”的开入端子，该端子接变压器保护装置的另一对跳闸接点。当“解除失灵保护复合电压闭锁”的开入端子有输入时，解除失灵保护的复合电压闭锁。第二十五页四、断路器失灵保护在失灵启动元件中不能使用非电量保护的出口接点，非电量保护主要有：重瓦斯保护、压力保护等。因为非电量保护动作后不能快速自动返回，容易造成保护误动。第二十六页第二十七页电流回路断线闭锁TA断线时闭锁母差保护母联（分段）电流回路断线，并不会影响保护对区内、区外故障的判别，只是会失去对故障母线的选择性。因此母联开关是流回路断线不需闭锁差动保护，只需转入母线互联（单母方式）即可。此时再发生区内故障时，不再进行故障母线的选择。母联电流回路正常后，需手动复归恢复正常运行。第二十八页五、运行注意事项电压切换开关母差保护柜上的母线电压切换开关1QK有三个位置，为“I母”、“II母”、“双母”。把手切至“双母”时，装置引入电压分别为I母和II母TV的电压。切至“I母”时，装置引入电压都为I母电压；切至“II母”时，装置引入电压都为II母电压。当两母线电压互感器均运行时，把手投“双母”位置。当双母线运行或单母线运行，若有一组电压互感器停运时，“电压切换开关”应改投运行电压互感器母线位置。当双母分列运行，若有一组电压互感器停运时，双母线应改经母联或刀闸双跨，“电压切换开关”应投运行电压互感器母线位置。（摘自：丹东供电公司Q/GDW206006-2010宽甸220kV变电站继电保护及自动化装置现场运行规程13.4.3）第二十九页单母运行：单母线运行方式（仅一条220kV母线运行或220kV母联开关长时间经刀闸双跨或220kV母联开关在锁死位置）时，投入该压板。刀闸操作刀闸双跨时不需要投入该压板。第三十页当两套母差失灵保护运行时，若发生死区故障（220kV母联开关和电流互感器之间发生的故障），切除两母线上的开关及母联。这时两套保护的信号及液晶显示不一致，其中一套保护显示死区故障，跳220kV母联及两段母线上的开关；另一套保护显示跳220kV母联及故障母线上的所有开关。这种动作结果属于正确动作。第三十一页第一套母差CT第二套母差CT当发生死区故障时，如图所示，第一套保护认为是2母故障，发出跳2母及母联的脉冲。同时，第二套母差保护认为是1母故障，发出跳1母及母联的脉冲。第三十二页3.4、220kV港城变I、II母差及断路器失灵保护为双套保护，分两面保护屏，可单独运行一套保护，也可两套保护同时运行。I、II母差及断路器失灵第一套保护与220kV线路第一套保护、主变第一套保护、220kV母联第一组跳闸线圈相配合，并且作用于相应单元开关的第一组跳闸线圈；I、II母差及断路器失灵第二套保护与220kV线路第二套保护、主变第二套保护、220kV母联第二组跳闸线圈相配合，并且作用于相应单元开关的第二组跳闸线圈。如果只运一套母差失灵保护，当与该套运行的母差失灵保护相配合的线路保护或主变保护停运时，该线路单元或主变单元的开关将失去断路器失灵保护。运行时应注意避免此运行方式。第三十三页六、母差与线路保护之间的联系在220kV及以上线路保护中有母线保护动作的开入量接点输入。以允许式纵联方向保护为例，当该开入量有输入时马上发允许信号。（摘自：电力系统继电保护题库216页题2）答：这主要是为了解决在断路器与电流互感器之间发生故障时，线路纵联方向保护能够立即跳闸的问题第三十四页如果不设此回路，当故障发生在电流互感器与断路器之间，如图所示，M侧线路纵联方向保护中的方向元件判断反向短路（F+不动，F-动作）,从而不向N侧发出允许信号。F-F+MNK点位于M侧母线保护范围内，母差保护动作跳开包括QF1在内的母线上所有断路器。QF1KQF1跳开后，M侧方向元件将依然判断是反方向短路。如果不采用母线保护动作发允许信号，其纵联保护将持续不发允许信号，N侧纵联保护不能消除此故障。利用母线保护动作的接点使M侧纵联保护发允许信号，N侧的纵联保护可快速的发出跳闸命令F+第三十五页220kV母差带负荷检验带负荷检验要求：1、母差保护停用2、各支路负荷电流二次值不小于0.5A。包括：220kV母联及220kV旁路应测试的主要数据:1、差流：大差及小差2、各支路电流幅值和相位3、母线的潮流值：记录母线上各支路电流、有功功率、无功功率的大小和流向，为分析CT的变比和极性奠定基础。第三十六页现场一般的步骤：1、电压对相：保证两段电压接线正确性。2、记录母线潮流值、记录母差保护屏各支路电流幅值及相位显示值、用钳型相位表测量各支路电流幅值及相位、记录差流值。3、对测量的数据进行分析判断，一保证各支路配置的母差用CT变比和极性正确性；二各支路CT二次输出的电流误差值应符合规定的范围；三母联CT变比和极性正确，要符合一次系统运行方式。第三十七页习题1、双母线运行倒闸过程中会出现同一断路器的两个隔离开关同时闭合的情况，如果此时Ⅰ母线发生故障，母线保护应（）A.切除两条母线B.切除Ⅰ母C.切除Ⅱ母D.两条母线均不切除2、双母线的电流差动保护，当故障发生在母联断路器与母联电流互感器之间时出现动作死区，此时应该（）A.启动远方跳闸区B.启动母联失灵(或死区)保护.C.启动失灵及远方跳闸第三十八页习题3、断路器失灵保护是（）A.一种近后备保护,当故障元件的保护拒动时,可依靠该保护切除故障.B.一种远后备保护,当故障元件的断路器拒动时,必须依靠故障元件本身保护的动作信号启动失灵保护以切除故障点.C.一种近后备保护,当故障元件的断路器拒动时,可依靠该保护隔离故障点D.一种远后备保护,当故障元件的保护拒动时,可依靠该保护隔离故障点.第三十九页